ТСН- 160А для очистки стойл
3.1. Зооинженерные требования к устройствам для очистки стойл
Устройства для очистки стойл должны отвечать следующим требованиям:
1) обеспечивать постоянную и легко поддерживающую чистоту;
2) исключать передачу информации из одного помещения в другое;
3) быть удобным в эксплуатации при минимальных затратах на техническое обслуживание и ремонт; затраты труда на техническое обслуживание не должны превышать 0,2 чел.-ч;
4) быть безопасным для животных и обслуживающего персонала;
5) очищать стойла от навоза полностью без дополнительного, ручного труда;
6) конструкция устройства должна соответствовать требованиям, предъявляемым к устройствам, работающим в агрессивных жидких средах;
7) в конструкции устройства должны бить использованы унифицированные узлы и детали, используемые в сельскохозяйственном машиностроении.
3.2. Анализ средств механизации очистки стойл по
литературным и патентным материалам
3.2.1. Устройство для уборки навоза. А.С. II92746 СССР.
Предлагаемое устройство включает в себя установленную на раме на вертикальном валу и расположенную над задним краем стойла ротационную щётку для сбрасывания навоза в канал, в котором размещён скребок. С целью предотвращения травматизма животных при уборке навоза из стойл, смонтированных на подвижной платформе, раме выполнена в виде двухплечего рычага, снабженного ограничительным упором.. На одном плече рычага закреплена щетка, а его противоположное плечо подпружиненно. Щетка снабжена кожухом, выполненным в виде диска с цилиндрической отбортовкой к низу на его периферии.
3.2.2. Агрегат для уборки, погрузки навоза и разбрасывания подстилки.
А.С. 1297775 СССР. С целью повышения равномерности разбрасывания подстилки, а также качества уборки навоза предлагаемый агрегат содержит сбрасывающее устройство. Выполненное в виде подпружиненного ротора. Ротор установлен под выгрузной частью поперечного транспортера с возможностью углового перемещения относительно оси в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения агрегата. Ротор связан с транспортером посредствам стоек. Скребки для уборки навоза поворачиваются вокруг вертикальной оси и очищает навоз с поверхности стойл. Скребки соединены с передней частью боковых стенок ковша маятниковыми опорами. Ролики, взаимодействуя с вертикальной стенкой стойла, поворачивают скребки.
3.2.3. Устройство для уборки навоза А.С.1358858 СССР.
Устройство содержит основные скребки 2 (рис 3.1.) и дополнительные скребки 7, удаляющие навоз соответственно из навозной канавки 3 и с задней поверхности стойл 8. Скребки связаны между собой через консольные рычаги 5, причем, последние при помощи шарниров 4 закреплены на основных скребках и контактируют с их верхними поверхностями. В процессе уборки навоза за счет параболической формы рабочей поверхности дополнительных скребков от захватываемой ими навозной массы создается поворотный момент, передаваемый через консольные рычаги 5 основными скребками 2. В результате основные скребки 2 прижимают к днищу навозного канала 3.
Рис. 3.1. Устройство для уборки навоза.
1. цепь транспортёра;
2. основной скребок;
3. навозный канал;
4. шарнирное соединение;
5. консольный рычаг;
6. шлицевое соединение;
7. дополнительный скребок;
8. поверхность стойла.
3.2.4. Устройство для уборки навоза. Австрийский патент №3339652.
Рис. 3.2.Устройство для уборки навоза.
1. направляющий элемент;
2. выступы;
3. штанга;
4. скребок;
5. стойка;
6. болт;
7. стопорная пластина.
3.2.5. Назаров С.И., Прокопенко К.И. Механизация очистки стоил
[27. с. 33…34]. Разработан мобильный механический очиститель стойл
(рис 3.3.).Привод очистителя: электродвигатель 1,5 кВт, редуктор РЧУ –63А. Питание через гибкий кабель, подвешенный над конвейером. При работе конвейера очиститель движется вдоль стойл. Скребки 5 счищают навоз с поверхности стойл в навозный канал.
Рис.3.3.Схема очистителя стойл.
1. рама;
2. привод;
3. самоустанавливающиеся колеса;
4. цепь транспортера;
5. скребок;
6. ведомый вал;
7. ведущий вал;
8. поверхность стойла.
3.2.6. Журавлев Б.И., Бородулин Е.Н., Макаров Э.Р., Соловьев Р.В. Новая технология уборки навоза на фермах крупного рогатого скота [28. С. 22…24]. Предлагается укороченное стойло (рис.3.4.), длина которого на 50…100 мм больше длины косой животного и расположенное на 100…150 мм выше решетки навозного канала. Более низкие уступы ведут к загрязнению стойла, более высокие опасны для животных. Боковые ограничители устанавливают на высоте 1000 мм и длине 1000…1200 мм. Для удобства работы доярок через один длинный устанавливают один короткий ограничитель длиной 600…800мм. Большое значение имеет наклон пола стойл. Стойла имеют ширину 1200мм, уклон пола1%. На пол коротких стойл попадает 22%кала и 17% мочи, а длинных соответственно 94 и 93%.
Затраты труда на уборку понижаются в 2-3 раза. Если же убирать навоз один раз в смену, то можно вдвое уменьшить число скотников.
Рис.3.4. Укороченное стойло.
3.3.Выбор и обоснование конструкции для уборки стойл
Цель конструирования – повышение качеств уборки навоза, снижение затрат ручного труда при обслуживании животных. Конструкция устройства
(рис 3.5.)содержит промышленный транспортер ТСН – 160А 1 и дополнительные скребки 2, удаляющие навоз с задней поверхности стойла 9. Дополнительный скребок 2 посажен на вал 4, который вращается в чугунной втулке 6. Втулка 6 посажена в стакан 5, который приваривается ручной электродуговой сваркой к плите 3. Со стороны стойла к плите 3 приварена проушина 8, в которую входит штырь 11, фиксирующий плиту.
Рис.3.5.Схема конструкции для очистки стойл.
1. транспортер скребковый навозоуборочный ТСН –160А;
2. дополнительный скребок;
3. плита;
4. вал;
5. стакан;
6. втулка;
7. звездочка;
8. проушина;
9. стойло;
10. анкерные болты крепления конструкции;
11. штырь фиксирующий плиту.
При движении транспортера 1 звездочка 7 приводится в движение и вращает вал 4 с дополнительным скребком 2. Плита 3 крепится двумя анкерными болтами к торцевой стенке навозного канала. В процессе уборки навоза, за счет того, что рабочая поверхность скребка 2 выполнена по кубической параболе, захваченный навоз будет сходит со скребка с наименьшим сопротивлением.
3.4. Технологический расчет устройства для очистки стойл
Исходя из известной подачи транспортера ТСН –160А определяется призма волочения по формуле:
h=Q/в*σ*ρ*К, (3.1.)
где Q – подача транспортера, Q =1,25 кг/с [26.с.4.];
в – ширина навозного канала, в =0,32 м [26.с.84]
σ – скорость цепи транспортера, σ=0,18 м/с [26.с.5.]
ρ - плотность навоза, ρ=700 кг/м3 [30. С.40]
К - коэффициент подачи, К=К1*К2*К3*К4*К5, (3.2.)
где К1 – коэффициент заполнения навозного канала, К1=0,5;
К2 – коэффициент, учитывающий уплотнение навоза, при его
перемещении скребком, К2=1,13;
К3 – скоростной коэффициент, К3=0,9;
К4 – коэффициент, учитывающий объем канавки занятой цепью, К4 =1;
К5 – коэффициент, учитывающий уклон подъема наклонного
трансформатора, К5=0,8 [ 5.с.165.]
К=0,5*1,13*0,9*1*0,8=1,32
h=1,25/0,32*700*0,18*1,32=0,024м,
Тяговое сопротивление Р движению транспортёра определяется по формуле:
Р = Nэв*102hт /Кσ, (3.3.)
где Nэв – мощность электродвигателя, Nэв = 4кВт [26. С. 5.]
hт – коэффициент полезного действия передачи,
hт = 0,8 [4. c. 401.]
К – коэффициент учитывающий сопротивление от натяжения цепи,
К=1,1 [4. с. 401]
Р = 4*102*0,8 /1,1*1,18=1648 Н,
Для обеспечения нормальных условий работы скребка необходимо чтобы
Tgλ ≤ tgj2, (3.4)
где l - угол отклонения от перпендикуляра цепи;
j2 – угол трения навоза о скребок.
Необходимое минимальное предварительное натяжение цепи Рmin определяется по формуле:
Рmin =Po вс/[tц (tgλmax – f1tg2λmax)]-Po/[2(1-f1tgλmax)], (3.5.)
где Ро – сопротивление движению скребка при расположении его по нормали
к стене канавки, Н;
Ро =Р/(1-f1 *tgλ), (3.6.)
Ро = 1648/(1-0,7)=1648 Н
вс – расстояние точки приложения силы Р от цепи, вс =0,5 в+с
в – длина скребка, в=0,285м;
с – расстояние от середины скребка до точки приложения силы Р, с=0,015 м;
tц – шаг цепи, tц = 0,08 м [26. С.26]
λmax – максимально допустимый угол наклона скребка, λmax= 150 [4. с. 401]
f1 – коэффициент трения навоза о боковую стенку канала, f1= 0,7 [4. С. 400.]
Hmin =1648*0,157/[0,08 (0,26795 – 0,7*0,072)]-1648/[2(1-0,7*0,26795)]=1150 Н
3.5. Кинематический и энергетический расчет устройства
.Кинематические схемы навозоуборочного транспортера с дополнительным скребком представлена на рисунке 3.6.
Рис 3.6. Кинематическая схема навозоуборочного транспортера ТСН –160А с дополнительными скребком для очистки стойл.
1. приводная звездочка транспортера;
2. натяжная звездочка;
3. поворотная звездочка;
4. звездочка привода дополнительного скребка.
Окружная скорость вращения звездочки привода дополнительного скребка определяется по формуле:
где R – радиус звездочки привода дополнительного скребка.
W=0,18/0,15=1,1с-1
Число оборотов скребка определяется по формуле:
n=30*W/П, (3.9.)
n=30*1,1/3,14=10,5 об/мин
Один полный оборот дополнительный скребок совершает за 6 секунд.
Условие эксплуатации учитывает коэффициент эксплуатации, который рассчитывается по формуле:
Кэ = Кφ * Кт *Кγ (3.10.)